苏教版选修5 专题4第一单元　卤代烃 学案.doc

目标导航1.了解常见卤代烃在生产生活中的应用，了解氟氯代烷对大气臭氧层的破坏作用。2.认识卤代烃的组成和结构特点，了解卤代烃的物理性质、化学性质及其用途。一、卤代烃1.卤代烃的概念和分类(1)概念烃分子中的氢原子被卤素原子取代后形成的化合物。(2)分类2.卤代烃对人类生活的影响(1)卤代烃的用途：制冷剂、灭火剂、有机溶剂、麻醉剂、合成有机物。(2)卤代烃对环境的危害卤代烃比较稳定，在环境中不易被降解。部分卤代烃对大气臭氧层有破坏作用。议一议1.卤代烃是否属于烃？_(填“是”或“否”)；下列物质中，不属于卤代烃的是_(填字母)。答案否d解析卤代烃是卤素原子取代了烃分子中的氢原子，卤代烃中含有碳、氢和卤素原子，也可不含氢原子，但不能含有其他元素的原子。2.卤代烃中卤素原子的存在形式是什么？答案以原子的形式。二、卤代烃的性质1.物理性质(1)状态：常温下除一氯甲烷、氯乙烷、氯乙烯等少数为气体外，其余为液体或固体。(2)沸点：互为同系物的卤代烃，它们的沸点随碳原子数的增多而升高。(3)密度：除脂肪烃的一氟代物和一氯代物外，液态卤代烃密度一般比水大。(4)溶解性：水中：不溶，有机溶剂中：能溶，某些卤代烃是很好的有机溶剂，如二氯甲烷、氯仿(chcl3)和四氯化碳等。2.1溴丙烷的结构和化学性质(1)分子结构(2)化学性质取代反应(水解反应)a.条件：强碱(naoh或koh)水溶液、加热。b.化学方程式：ch3ch2ch2brnaohch3ch2ch2ohnabr。消去反应a.定义：在一定条件下，从一个有机化合物分子中脱去一个或几个小分子(如h2o、hx等)，而生成不饱和(含双键或叁键)化合物的反应。b.消去反应条件：强碱醇溶液、加热。c.化学方程式：ch3ch2ch2brkohch3ch=ch2kbrh2o。议一议1.通过哪些反应能生成卤代烃？写出你所知道的几个化学方程式。答案(1)烃与卤素单质的取代反应。ch3ch3cl2ch3ch2clhcl(2)不饱和烃与卤素单质、卤化氢等的加成反应。chchhbrch2=chbr2.你所知道的密度比水大的有机物还有哪些？答案ccl4、溴苯、硝基苯、二溴乙烷等。3.讨论比较卤代烃的水解反应和消去反应，请思考是否所有的卤代烃都能发生水解反应和消去反应？答案一般来说，所有卤代烃在一定条件下都能发生水解反应。但不是所有的卤代烃都能发生消去反应，因为卤代烃的消去反应是烃分子中两个相邻碳上的卤素原子和氢原子结合成卤化氢脱去，两个碳原子间形成不饱和键。由此可以看出只有和卤素原子相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子时，才能发生消去反应。故只有1个碳原子的卤代烃(如)和与卤素原子相连的碳原子的邻位碳上无氢原子的卤代烃(如)不能发生消去反应，但可分别发生水解反应生成ch3oh和。4.以2溴丙烷为原料制取1,2丙二醇，需要经过的反应是哪些？写出反应的化学方程式，注明反应类型。答案(1)naohch2=chch3nabrh2o消去反应；(2)ch2=chch3br2ch2brchbrch3加成反应；(3)ch2brchbrch32naoh2nabr取代反应。一、卤代烃的消去反应与水解反应的区别卤代烃在官能团卤素原子的作用下化学性质较活泼，在其他试剂作用下，碳卤键很容易断裂而发生水解反应和消去反应。消去反应水解反应反应条件naoh醇溶液，加热naoh水溶液、加热实质失去hx分子，形成不饱和键x被oh取代键的变化cx与ch断裂形成c=c或cc与hxcx断裂形成coh键对卤代烃的要求(1)含有两个或两个以上的碳原子，如ch3br不能发生；(2)与卤原子相连的碳原子相邻碳原子上有氢原子，如、(ch3)3cch2br都不行，而ch3ch2cl可以含有x的卤代烃绝大多数都可以水解化学反应特点有机物碳骨架不变，官能团由x变为或cc有机物碳骨架不变，官能团由x变为oh主要产物烯烃或炔烃醇(或酚)特别提示(1)有两个相邻碳原子，且碳原子上均带有氢原子时，发生消去反应可能生成不同的产物。例如：发生消去反应的产物为ch2=chch2ch3或ch3ch=chch3。(2)二元卤代烃发生消去反应后，可在有机物中引入叁键。例如：ch3ch2chcl22naohch3cch2nacl2h2o。例1下列化合物中，既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应的是()a.ch3clb.c.d.解析卤代烃均能发生水解反应，选项中的四种物质均为卤代烃；卤素原子所连碳原子上的邻碳原子上连有氢原子的卤代烃能发生消去反应。c、d项中的两物质中br原子所连碳原子的邻碳原子上均没有相应的氢原子而a中无邻位碳原子，都不能发生消去反应。答案b变式训练1根据下面的有机物合成路线，回答下列问题：(1)写出a、b、c的结构简式：a：_，b：_，c：_。(2)写出各步反应的反应类型：_，_，_，_，_。(3)写出ab的反应试剂及条件：_。(4)反应和的化学方程式为_；_。答案(1)(2)加成反应消去反应加成反应消去反应加成反应(3)naoh的醇溶液、加热(4)解析在一系列的反应中，有机物保持了六元环状结构，但苯环变成了环己烷环。反复的“消去”、“加成”可在环己烷环上增加氯原子，且氯原子能定位、定数。二、卤代烃中卤素原子的检验卤代烃分子中虽然含有卤素原子，但cx键在加热时，一般不易断裂，在水溶液中不电离，无x(卤素离子)存在，所以向卤代烃中直接加入agno3溶液，得不到卤化银(agcl、agbr、agi)的沉淀。检验卤代烃中的卤素原子，一般是先将其转化成卤素离子，再进行检验。具体实验原理和检验方法如下：1.实验原理rxnaohrohnaxhno3naoh=nano3h2oagno3nax=agxnano3根据沉淀(agx)的颜色(白色、浅黄色、黄色)可确定卤素原子(氯、溴、碘)。2.实验步骤特别提醒(1)加热是为了加快反应速率。(2)加入稀hno3酸化，一是为了中和过量的naoh，防止naoh与agno3反应干扰实验；二是检验生成的沉淀是否溶于稀hno3。(3)用naoh的醇溶液也可把rx中的x转化为x，再进行检验，但此种方法要多用一种试剂醇，所以通常是用naoh溶液把rx中的x转化为x。(4)量的关系，rxnaxagx,1mol一卤代烃可得到1molagx(除氟外)，常利用此量的关系进行定量测定卤代烃。例2要检验某卤乙烷中的卤素是不是溴元素，正确的实验方法是( )加入氯水振荡，观察水层是否有红棕色的溴出现滴入agno3溶液，再加入稀硝酸，观察有无淡黄色沉淀生成加入naoh溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入agno3溶液，观察有无淡黄色沉淀生成加入naoh的醇溶液共热，冷却后加入稀硝酸至酸性，再滴入agno3溶液，观察有无淡黄色沉淀生成a.b.c.d.答案d解题反思卤代烃中卤素原子的检验(1)卤代烃中的卤原子与碳原子之间是以共价键相连，均属于非电解质，不能电离出x，不能用agno3溶液直接检验卤素的存在。必须先转化成x，再用agno3溶液来检验。(2)将卤代烃中的卤素转化为x可用卤代烃的取代反应也可用消去反应。(3)检验卤代烃中的卤素原子时，在加入agno3溶液之前，一定先加过量稀hno3中和过量的naoh，以免对x的检验产生干扰。变式训练2运动场上，当运动员受伤时，队医常常在碰撞受伤处喷洒一些液体，已知该液体是一种卤代烃rx。试回答下列问题：(1)为了证明该卤代烃(rx)是氯代烃还是溴代烃，可设计如下实验：a.取一支试管，滴入1015滴rx；b.再加入1ml5%的naoh溶液，充分振荡；c.加热，反应一段时间后，取溶液少许，冷却；d.再加入5ml稀hno3酸化；e.再加入agno3溶液，若出现_沉淀，则证明该卤代烃(rx)是氯代烃；若出现_沉淀，则证明该卤代烃(rx)是溴代烃。写出c中发生反应的化学方程式：_。有同学认为d步操作可省略。你认为该同学说法_(填“正确”或“不正确”)，请简要说明理由：_。(2)从环境保护角度看，能否大量使用该卤代烃？为什么？_。答案(1)白色浅黄色rxnaohrohnax不正确在b步中naoh溶液是过量的，若没有d步骤，直接加入agno3溶液，将会产生褐色沉淀，干扰观察沉淀颜色，无法证明是cl还是br(2)不能大量使用该卤代烃，因为有毒的卤代烃挥发到空气中，会污染环境解析(1)根据出现的沉淀的颜色可知，卤素原子的种类，在加agno3溶液之前，必须加入稀hno3酸化，因为过量的naoh能与agno3反应生成agoh，agoh不稳定，立即分解为褐色的ag2o沉淀，会干扰对卤素离子的检验。(2)有毒的卤代烃挥发到空气中，会污染环境。1.下列物质中，不属于卤代烃的是()a.ch2cl2b.ccl2f2c.d.答案c解析a选项是ch4中的两个氢原子被两个氯原子取代的产物，a属于卤代烃；b选项是ch4中两个氢原子被两个氯原子取代，另两个氢原子被两个氟原子取代，都是卤素原子，b属于卤代烃；c选项是苯中的一个氢原子被硝基取代，属于硝化物，不属于卤代烃；d选项是苯中的一个氢原子被溴原子取代，属于卤代烃。2.有关溴乙烷的下列叙述中，正确的是()a.在溴乙烷中滴入agno3溶液，立即有淡黄色沉淀生成b.溴乙烷不溶于水，能溶于大多数有机溶剂c.溴乙烷与naoh的醇溶液反应，可生成乙醇d.溴乙烷通常用溴与乙烷直接反应来制取答案b解析ch3ch2br中的溴不能与agno3发生反应，a选项错误；ch3ch2br与naoh的醇溶液反应生成乙烯，c选项错误；溴与ch3ch3的反应产物有多种，不能用来制备ch3ch2br，d选项错误。3.下列关于卤代烃的叙述中正确的是()a.所有卤代烃都是难溶于水、密度比水小的液体b.所有卤代烃在适当条件下都能发生消去反应c.所有卤代烃都含有卤素原子d.所有卤代烃都是通过取代反应制得的答案c解析卤代烃是烃分子中的氢原子被卤素原子取代后的产物，故分子中一定含有卤素原子；卤代烃一般难溶于水，能溶于有机溶剂，多数为液体，也有气态卤代烃，如ch3cl；发生消去反应的卤代烃分子中，与卤素相连的碳原子相邻的碳原子上必须有氢原子；卤代烃不但能由取代反应制得，也可由烯烃、炔烃与卤素单质或卤化氢发生加成反应制得。4.在卤代烃rch2ch2x中化学键如下图所示，则下列说法正确的是()a.当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是和b.当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是和c.当该卤代烃发生水解反应时，被破坏的键是d.当该卤代烃发生消去反应时，被破坏的键是和答案c5.为了检验溴乙烷中含有的溴元素，有以下操作，其中顺序合理的是()加agno3溶液加naoh溶液加热加水加稀硝酸至溶液显酸性a.b.c.d.答案c解析溴乙烷中的溴元素不是以离子状态存在的，因此，不能与agno3溶液直接反应，必须使之变为溴离子。由题意可知，应通过溴乙烷在碱性水溶液中水解得到溴离子，但反应后溶液显碱性，不能直接加入agno3溶液检验，否则ag与oh反应得到ag2o褐色沉淀，影响溴的检验，故需加入足量稀硝酸使溶液变为酸性，再加agno3溶液检验。基础过关一、卤代烃的物理性质和用途1.下列有关氟氯代烷的说法中，不正确的是()a.氟氯代烷是一类含氟和含氯的卤代烃b.氟氯代烷化学性质稳定，有毒c.氟氯代烷大多无色、无臭、无毒d.在平流层中，氟氯代烷在紫外线照射下，分解产生的氯原子可引发损耗臭氧层的循环反应答案b解析氟氯代烷无毒，b选项错误。2.当运动员肌肉挫伤或扭伤时，队医随即对准运动员的受伤部位喷射药剂氯乙烷(沸点为12.27)进行局部冷冻麻醉应急处理。下列关于氯乙烷的说法中不正确的是()a.氯乙烷与水互不相溶b.氯乙烷中含有两种官能团c.氯乙烷在一定条件下能发生消去反应d.氯乙烷的结构只有一种答案b解析ch3ch2cl中只有一种官能团。3.旨在减少温室气体排放的京都议定书于2010年2月16日正式生效，该议定书中限制排放的气体是人为排出的二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氟代烃、全氟化碳、六氟化硫6种气体。下列有关说法不正确的是()a.二氧化碳是目前造成全球变暖的最主要的温室气体b.甲烷、氟代烃、全氟化碳都是有机化合物c.氟代烃能够破坏臭氧层d.c3f8有2种结构答案d解析c3f8的结构与c3h8的结构相似，只有1种结构。4.溴乙烷中混有杂质乙醇，除去乙醇的方法是()a.加热蒸发b.过滤c.加水、萃取、分液d.加苯、萃取、分液答案c解析本题主要考查溴乙烷和乙醇的溶解性及分离方法。溴乙烷难溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶，故可向混合液中加水进行萃取，然后分液即可除去。二、卤代烃的化学性质5.有机物ch3ch=chcl可发生的反应有取代反应加成反应消去反应使溴水褪色使酸性高锰酸钾溶液褪色与agno3溶液反应得到白色沉淀聚合反应，正确的是()a.以上反应均可发生b.只有不能发生c.只有不能发生d.只有不能发生答案c解析该有机物属于不饱和卤代烃，具有烯烃和卤代烃的性质，在发生水解反应或消去反应时，用稀硝酸中和之后才能与agno3溶液反应得到白色沉淀。6.为探究一溴环己烷()与naoh的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应，甲、乙、丙三位同学分别设计如下三个实验方案：甲：向反应混合液中滴入稀硝酸中和naoh，然后再滴入agno3溶液，若有淡黄色沉淀生成则可证明发生了消去反应。乙：向反应混合液中滴入溴水，若溶液颜色很快褪去，则可证明发生了消去反应。丙：向反应混合液中滴入酸性kmno4溶液，若溶液颜色变浅，则可证明发生了消去反应。其中正确的是()a.甲b.乙c.丙d.上述实验方案都不正确答案d解析一溴环己烷无论发生水解反应还是发生消去反应，都能产生br，甲不正确；br2不仅能与烯烃发生加成反应使其颜色褪去，也能与naoh溶液反应而使颜色褪去，乙不正确；一溴环己烷发生消去反应生成的烯烃能使酸性kmno4溶液紫色变浅或褪去，发生水解反应生成的醇也会还原酸性kmno4溶液而使溶液紫色变浅或褪去，丙不正确。可行的实验方案是先向混合液中加入足量的稀硫酸中和过量的碱，再滴入溴水，如果溴水颜色很快褪去，说明有烯烃生成，即可证明发生了消去反应。7.下列卤代烃既能发生消去反应生成烯烃，又能发生水解反应生成醇的是()a.b.c.d.答案b解析不能发生消去反应的卤代烃有两类：一是只有一个碳原子的卤代烃，如ch3f；二是连接卤原子的碳原子相邻的碳原子上没有氢原子的卤代烃，如(ch3)3cch2br。8.将1氯丙烷与naoh的醇溶液共热，生成的产物再与溴水反应，得到一种有机物，它的同分异构体有几种()a.2种b.3种c.4种d.5种答案b解析在naoh的醇溶液中，1氯丙烷发生消去反应：ch3ch2ch2clnaohch2=chch3naclh2o；丙烯加溴后，生成1,2二溴丙烷，即ch2=chch3br2，它的同分异构体有三种：，。三、卤代烃中卤素的检验9.氯仿可作为全身麻醉剂但在阳光下易被氧化成剧毒的光气：2chcl3o22cocl22hcl，为防止事故发生，使用前要检验是否变质，使用的最佳检验试剂是()a.溴水b.烧碱溶液c.硝酸银溶液d.淀粉碘化钾试纸答案c解析卤代烃分子中，卤原子是以共价键与碳原子结合，不能电离出卤离子，所以检验卤代烃时，不能直接加入agno3溶液检验其中的卤原子。氯仿变质时生成的hcl在水溶液中会电离出cl，用agno3溶液检验cl。10.欲证明某一卤代烃为溴代烃，甲、乙两同学设计了如下方案。甲同学：取少量卤代烃，加入naoh的水溶液，加热，冷却后加入agno3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。乙同学：取少量卤代烃，加入naoh的乙醇溶液，加热，冷却后，用硝酸酸化，加入agno3溶液，若有淡黄色沉淀生成，则为溴代烃。关于甲、乙两位同学的实验评价正确的是()a.甲同学的方案可行b.乙同学的方案可行c.甲、乙两位同学的方案都有局限性d.甲、乙两位同学的实验所涉及的卤代烃的性质一样答案c解析甲同学让卤代烃水解，在加热冷却后没有用稀硝酸酸化，由于oh也会与ag作用生成褐色的ag2o，会掩盖agbr的淡黄色，不利于观察现象，所以甲同学的实验有局限性；乙同学是利用消去反应让卤代烃中的卤素原子变成离子，但是，不是所有的卤代烃都能发生消去反应，所以此法也有局限性。能力提升11.某一溴代烷a与氢氧化钠溶液混合后充分振荡，生成有机物b；a在氢氧化钠和b的混合液中共热生成一种气体c；c可由b与浓h2so4混合加热制得，c可作果实催熟剂。则：(1)a的结构简式为_。(2)a生成b的化学方程式为_。(3)a生成c的化学方程式为_。(4)b生成c的反应类型为_。答案(1)ch3ch2br(2)ch3ch2brnaohch3ch2ohnabr(3)ch3ch2brnaohch2=ch2nabrh2o(4)消去反应解析由c可作果实催熟剂可知，c为ch2=ch2，由c即可推出其他物质。12.根据下面的反应路线及所给信息填空。(1)a的结构简式是_，名称是_。(2)的反应类型是_，的反应类型是_。(3)反应的化学方程式是_。答案(1)环己烷(2)取代反应消去反应(3)解析由a在光照条件下与cl2反应生成一氯环己烷，联想到烷烃的取代反应，可确定a为环己烷，一氯环已烷在强碱的醇溶液中加热时发生消去反应生成环己烯，再与br2的四氯化碳溶液发生加成反应，生成1,2二溴环己烷，其消去两分子hbr得最终产物。13.醇与氢卤酸反应是制备卤代烃的重要方法。实验室制备溴乙烷和1溴丁烷的反应如下：nabrh2so4=hbrnahso4rohhbrrbrh2o可能存在的副反应有：醇在浓硫酸的存在下脱水生成烯和醚，br被浓硫酸氧化为br2等。有关数据列表如下：乙醇溴乙烷正丁醇1溴丁烷密度/gcm30.78931.46040.80981.2758沸点/78.538.4117.2101.6请回答下列问题：(1)在溴乙烷和1溴丁烷的制备实验中，下列仪器最不可能用到的是_(填字母)。a.圆底烧瓶b.量筒c.锥形瓶d.漏斗(2)溴代烃的水溶性_(填“大于”、“等于”或“小于”)相应的醇，其原因是_。(3)将1溴丁烷粗产品置于分液漏斗中，加水振荡后静置，产物在_(填“上层”、“下层”或“不分层”)。(4)制备操作中，加入的浓硫酸必须进行稀释，其目的是_(填字母)。a.减少副产物烯和醚的生成b.减少br2的生成c.减少hbr的挥发d.水是反应的催化剂(5)欲除去溴乙烷中的少量杂质br2，下列物质中最适合的是_(填字母)。a.naib.naohc.nahso3d.kcl(6)在制备溴乙烷时，采用边反应边蒸馏产物的方法，其有利于_；但在制备1溴丁烷时却不能边反应边蒸馏，其原因是_。答案(1)d(2)小于醇分子可与水分子形成氢键，溴代烃分子不